Mars har de största vulkanerna som vetenskapen känner till. Den största är Olympus Mons, på bilden ovan, som tornar upp sig 22 km över de omgivande slätterna – över två och en halv gånger högre än Mount Everest. Denna slocknade vulkan är 640 km bred även på dess smalaste punkt, större än avståndet mellan London och Glasgow, eller Los Angeles och San Francisco. Och Olympus Mons är inte ensam om de jordslående insatserna – tre andra vulkaner från Mars är mer än 10 km höga.

Mars är en liten värld. Det är halva diametern och mindre än 11 ​​% av jordens massa, så förekomsten av sådana vulkaner var särskilt överraskande när de avslöjades av de första satellitbilderna som samlades in av NASA på 1970-talet. Alltsedan, forskare har varit angelägna om att upptäcka mer om dessa höga berg – vad de är gjorda av, när de först bröt ut, när de senast var aktiva, och varför de växte sig så mycket större än något annat på vår egen planet. Så hur går vi vidare?

Rymdfarkoster har skickat tillbaka fantastiska bilder och data om dessa vulkaner genom åren, ger en otrolig mängd kunskap. Vi har lärt oss mycket av nedslagskratrarna gjorda av asteroider, till exempel, eftersom äldre områden på planeten har fler kratrar än yngre områden.

Från detta, Forskare har kommit fram till att vulkanerna på Mars började få utbrott för mer än 3,5 miljarder år sedan, ungefär jämförbart med hur långt tillbaka utbrotten går på jorden. De senaste marsutbrotten är kanske några tiotals miljoner år gamla. Inga aktiva vulkaner har upptäckts; åtminstone inte ännu.

Rockinspelning

Forskare studerar också vulkaner från mars genom att undersöka vissa meteoriter på jorden. Asteroidangrepp på Mars är också relevanta för detta, eftersom enorma mängder energi frigörs när stora asteroider träffar ytan. Detta är ofta tillräckligt för att spränga andra stenbitar uppåt, av vilka några når jorden som meteoriter.

Vi har nu återvunnit över 100 prover av äkta rymdsten från mars:gaserna som fångas inuti dem matchar Marsatmosfären som registrerats av uppdragen Viking och Curiosity. Meteoriterna kan undersökas i laboratorier med toppmoderna maskiner som är för stora och tunga för att få plats på rymdfarkoster. Mina kollegor och jag har precis publicerat den senaste sådan forskningen i Nature Communications. Den första detaljerade analysen av vulkanutbrottshastigheten på Mars med hjälp av marsmeteoriter, det involverade Scottish Universities Environmental Research Centre, University of Glasgow, Lawrence Livermore National Laboratory i Kalifornien, och Natural History Museum i London.

Vi undersökte sex meteoriter som hade hittats på olika platser under det senaste århundradet, inklusive den egyptiska öknen (se höger), Indiana i amerikanska mellanvästern, och Antarktis karga isfält. De hade kastats ut i rymden tillsammans för cirka 11 miljoner år sedan – detta är viktigt eftersom det betyder att de måste ha lämnat Mars efter samma asteroidnedslagskrater på samma vulkan.

För att avgöra när stenarna ursprungligen bröt ut, vi använde en teknik som kallas argon-argon geokronologi. Detta fungerar genom att mäta, med hjälp av en masspektrometer, mängden argon som byggs upp från det naturliga sönderfallet av kalium. Den visade att meteoriterna bildades för 1,3 miljarder till 1,4 miljarder år sedan från minst fyra utbrott under loppet av 90 miljoner år. Det är väldigt lång tid för en vulkan att vara aktiv, och mycket längre än terrestra vulkaner, som vanligtvis bara är aktiva i några miljoner år.

Ändå skrapar detta bara ytan på vulkanen, eftersom asteroidnedslaget endast kommer att ha utgrävda stenar begravda några tiotals meter under ytan. När vi talar om en vulkan som kan vara uppemot 10 km hög, detta representerar bara en mycket liten del av dess historia. Det måste därför ha börjat bryta ut innan de 1,4 miljarder år gamla stenarna som vi har studerat bildades.

Vi kunde också beräkna att denna vulkan växte exceptionellt långsamt – cirka 1, 000 gånger långsammare än vulkaner på jorden. Detta indikerar återigen att för att vulkanerna på Mars har vuxit sig så stora, Mars måste ha varit mycket mer vulkaniskt aktiv i det avlägsna förflutna. Allt tjänar till att stödja de tidigare fynden jag nämnde om vulkaner från mars som går tillbaka uppåt på 3,5 miljarder år.

Kända och okända

Den andra anledningen till den massiva storleken på vulkaner från Mars är att Mars saknar aktiv plattektonik. Detta har gjort det möjligt för smält sten att bryta ut genom samma delar av planetens skorpa under mycket långa perioder. För terrestra vulkaner, däremot plattektoniken flyttar dem bort från deras magmakällor och gör att deras utbrott upphör.

Den sista pusselbiten för våra marsmeteoriter var där de kom ifrån. Genom att undersöka satellitbilder från NASA hittade vi en potentiell kandidat:en krater som är stor nog att ha kastat ut meteoriter i rymden, men tillräckligt ung för att överensstämma med 11 miljoner års utstötningsålder, och på vulkanisk terräng. Ännu icke namngiven, kratern ligger 900 km från toppen av vulkanen Elysium Mons på 12,6 km, över 2, 000 km norr om den nuvarande platsen för NASA Curiosity rover.

Vårt forskningsarbete har understrukit de betydande skillnaderna i vulkanisk aktivitet mellan jorden och Mars, men många hemligheter om dessa Mars underverk finns kvar. Forskare diskuterar fortfarande mekanismerna i planetens mantel som driver sådana vulkaner och fortsätter att leverera magma för utbrott på samma platser så länge. Åldern för de senaste utbrotten på Mars är också fortfarande föremål för stor osäkerhet. Och det finns mycket kvar att avslöja om kopplingarna mellan planetens vulkaner och dess atmosfär.

Några av dessa hemligheter kommer att fortsätta att redas ut genom att studera marsmeteoriter, satellitbilder och nya rovers. För att verkligen förstå de största vulkanerna i solsystemet, dock, vi kommer förmodligen att behöva samla in delar av vår grannplanet genom mänskliga eller robotuppdrag och föra dem tillbaka till jorden.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.